Новости Мгновение перед распадом. Учёные зафиксировали квантовую дрожь сложной молекулы

[NewsMaker]

За фемтосекунды до смерти молекула выдала свои квантовые секреты.

---

---

Атомы никогда не бывают неподвижными: даже в основном, минимально энергетическом состоянии они совершают крошечные колебания из-за Для просмотра ссылки Войди или Зарегистрируйся . Впервые эту дрожь удалось напрямую зафиксировать у сложной молекулы — буквально за мгновения до того, как та распалась под ударом мощного рентгеновского импульса.

Для просмотра ссылки Войди или Зарегистрируйся прошёл на Европейском Для просмотра ссылки Войди или Зарегистрируйся XFEL под Гамбургом. В мишень — молекулу 2-иодопиридина — направили сверхкороткие и предельно интенсивные рентгеновские вспышки. Энергия выбила электроны, превратив исходное соединение в сильно заряженную систему, где атомы начали взаимно отталкиваться. Этот процесс занял считаные фемтосекунды: электрическое отталкивание разорвало связи, и фрагменты молекулы разлетелись в стороны.

Чтобы восстановить момент разрушения, исследователи использовали реакционный микроскоп COLTRIMS. Он отслеживает траектории заряженных частиц с временным разрешением порядка квадриллионной доли секунды и способен одновременно регистрировать несколько фрагментов. По направлениям и скоростям разлёта можно собрать трёхмерную картину — как выглядела молекула и как двигались её атомы прямо перед распадом.

Полученные данные показали, что разлёт обломков не соответствует идеально плоской геометрии, которой учёные ожидали от этой молекулы. Вместо этого траектории выдавали лёгкие смещения — отпечаток внутреннего движения, «замороженного» в момент разрушения. Речь идёт о так называемой нулевой колебательной энергии: минимальной возможной подвижности, которая сохраняется даже при абсолютном нуле. В отличие от хаотичных тепловых колебаний, эта дрожь была согласованной — атомы смещались с определённой фазой, что характерно для когерентного квантового движения.

Чтобы проверить выводы, команда сравнила результаты с расчётами. Модели, построенные только на классической физике, не смогли воспроизвести картину. Совпадение с экспериментом появилось лишь тогда, когда в симуляции учли квантовые эффекты. Дополнительно применили статистический метод реконструкции: поскольку в каждом событии не удавалось измерить абсолютно все фрагменты, алгоритм восстанавливал полную структуру и динамику по неполному набору данных. Такой подход дал целостное изображение, несмотря на физические ограничения измерений.

Этот опыт стал редкой возможностью увидеть, как квантовая механика проявляется напрямую в поведении сложной молекулы. Он даёт новое понимание того, как вещество ведёт себя на субатомных масштабах, и закладывает базу для будущих исследований в химии, физике и моделировании квантовых систем. Работа показала: с помощью мощных Для просмотра ссылки Войди или Зарегистрируйся можно не только «снимать фильмы» о химических реакциях, но и фиксировать фундаментальные флуктуации материи, которые обычно скрыты от глаз.